Аналого-цифровой преобразователь

(19) (11) 3 18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ ССС делАм изОБРетекий и ОткРыт(71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В,И.Ленина(56) Шпяхтин В.В. Построение входных устройств для широкодиапазонного аналого-цифрового преобразователя. Тезисы докладов на конференции "Статистические методы обработки данных и системы дистанционного зондирования окружающей среды", Минск, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1197075, кл. Н 03 М 1/ 18, 1984.(54) АНАЛОГО-. ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей, Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля, Цель достигается тем, что в преобразователь введены и антенн, и - 1 ключей, и - 1 регистров первой группы регистров и - 1 элементов И, и1 элементов ИЛИ, элемент уставки кода, и - 1 цифровых компараторов и и - 1 триггеров. Наличие данных элементов позволяет предотвратить перегрузку согласующих усилителей в антенных каналах и осуществить преобразование с меньшей погрешностью.2 ил.10 15 20 25 30 Изобретение относится к иэмери тельной технике и может использоваться в устройствах регистрации и преобразования электромагнитных полей, напряженность которых изменяется в широком динамическом диапазоне.Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне изменения напряженности электромагнитного поля.На фиг, 1 приведена принципиальная схема аналого-циФрового преобразователя на фиг, 2 - пример, показывающий уровни напряженности поля, при которых шунтируются усилители устройства.Аналого-цифровой преобразователь содержит антенны 1, -1, согласующие усилители 2,-2 э, уэкодиапаэонные аналого-цифровые преобразователи (УАЦП) 3 -3, генератор 4 синхроимпульсов, регистры 5,-5первой группы, элементы ИЛИ 6, коммутатор 7, преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный, элементы И 9 -9, триггер 10, -10, цифровые компараторы 111-11элемент уставки кода 12, ключи 13, -13 , регистр 14 и преобразователь 15 унитарного кода в единичный позиционный код.Рассмотрим работу аналого-цифрового преобразователя применительно к регистрации электромагнитных сигналов.Входной сигнал, изменяясь в широком бинамическом диапазоне, наводит в антеннах 1 -1 напряжения, которые соответствуют величинам:,заПричем Ь = 2, где а - целое число,равное О, 1, 2, 3,Эти напряжениячерез согласующие усилители 2, - 2 эпреобразуются в цифровой код с помощью УАЦП 2 1-Зз по импульсам синхронизации от генератора 4. Одновременный запуск УАЦП необходим дляуменьшения динамических погрешностей,возникающих вследствие асинхронности выбора значений преобразуемыхсигналов различными УАЦП, Коды с выходов УАЦП поступают в регистры5-5.3 и на входы коммутатора 7, Тре,буемый канал определяется по неперегружаемому УАЦП,35 40 45 50 55 Рассмотрим подробнее работу устройства. Наличие "1" в любом младшем разряде УАЦП, начиная со второго, указывает на перегрузку более чувствительного младшего канала. Поэтому сигналы с выходов младших разрядов УАЦП, пройдя регистры 5,элементы ИЛИ 6, подают "1" на входырегистра 14. Запись информации врегистр 14 осуществляется по синхроимпульсам, которые поступают от генератора 4. Коды с выхода регистра 14, пройдя преобразователь 15 унитарного кода в единичный, позиционный код, поступают на коммутатор 7 и одновременно на преобразователь 8 единичного позиционного кода в двоичный. Запись информации в регистр 5 осуществляется от генератора 4, а в регистры 5, -2 - через элементы И 9-9, на вторые входы которых соответственно подаются сигналы с выходов триггеров 104-10,Цифровая информация с регистров у5 -5 э поступает на первые входы цифровых компараторов 11 -11 , на вторые входы цифровых компараторов поступают коды с выхода элемента уставки кода 12, Выходные сигналы триггеров 10, -10 одновременно поступают на управляющие входы ключей 13 -13. Цифровой код, соответствукнций значениям Н Я Вэ и П Я 118 поступает на входы цифровых компараторов н сравнивается с кодом элемента уставки кода. Если компараторы вьщают сигналы "Больше", то триггеры 10-10устанавливаются в состояние " 1". Допустим с регистра 5 пришел код И, который будет говорить о том, что сигнал вышел за диапазон работы УАЦП 3 1. Код И, сравнивается с кодом И уставки. Если ИИ, то компаратор выдает сигнал "Больше" и устанавливает триггер 10 в положение "1", Этот уровень включает ключ 134 и подает запрещающий потенциал на элемент И 9 . Этот уровень запрещает прохождение импуль. сов генератора на регистр 5, и в регистре остается последнее значение цифрового кода УАЦП 3 . Ключ 13 зашунтирует вход согласующего усилителя 21, и при дальнейшем повышении напряженности поля усилитель 2, не будет реагировать и не буцет входить в перегрузку.цессы в усилителе не влияют на работу всего АЦП, так как в этот момент подключен более грубый канал. Если и дальше происходит понижение аналогового сигнала, то таким же образом включается в работу усилитель 2 .Выходные коды преобразователя 8 и коммутатора 7 являются выходными кодами устройства. Коды коммутатора образуют мантиссу числа, а коды преобразователя - порядок числа. 40 45 формула изобретения 50Аналого-цифровой преобразователь, содержащий п согласующих усилителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами п узкодиапазонных аналого-цифровых преобразо 55 вателей, вторые входы которых подПри дальнейшем увеличении напряженности поля наступит момент, когда,появится код И с регистра 5 з, Этоткод сравнивается компаратором 11с кодом уставки М. Если ИдИ, то 5триггер 10 становится в "1" и включает ключ 13 и запрещает прохождение импульсов генератора 4 на регистр5 . Ключ 13 шунтирует вход усилителя 2, а в регистре 5 запишется 1 Опоследнее состояние УАЦП 3. Усилитель 2 , не войдя в перегрузку, навыходе имеет нулевое выходное напряжение,На фиг, 2 показано как выставлены 5уровни, при которых шунтируются усилители. В том случае, если сигналначинает уменьшаться, то дойдя доуровня, соответствующего Б , компаратор 1 выдает сигнал "Меньше", 20триггер 10 устанавливается в нулевое положение и ключ 13 перестаетшунтировать усилитель и на регистр5 поступают импульсы генератора 4через элемент 9, При этом на УАЦП 25начинает поступть аналоговый сигнал, но так как усилитель включается в работу до границы поддиапазона,на выходе УАЦП максимальный код. Втечение времени дальнейшего уменьше- З 0ния сигнала переходной процесс всистеме устанавливается и в моментдостижения входным сигналом грани-цы поддиапазона усилитель работаетв линейном режиме. Переходные проключены к выходу генератора синхроимпульсов, первый регистр первойгруппы регистров, п - 1 элементовИЛИ, регистр, выходы которого подключены к соответствующим входампреобразователя унитарного кода вединичный позиционный код, выходы которого подключены в соответствующимуправляющим входам коммутатора ивходам преобразователя единичногопозиционного кода в двоичный код,выходы которых соответственно являются выходными шинами кодов мантиссы и порядка, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияточности преобразования в широкомдиапазоне изменения напряженностиэлектромагнитного поля, в него введе.ны и антенн, и - 1 ключей, и - 1 регистров первой группы регистров,п - 1 элементов И, элемент уставкикода, п - 1 цифровых компараторов ии - 1 триггеров, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам ключей, выходы которыхподключены к общей шине, а входыобъединены соответственно с входамип - 1 согласующих усилителей и соединены соответственно с выходамии - 1 антенн, выход первой антеннысоединен с входом первого согласующего усилителя, первые входы элементов И объединены с первым входом регистра, первым входом первого регистра первой группы регистров и подключены к выходу генератора синхроимпульсов, вторые входы элементов Иподключены соответственно к выходамтриггеров, а выходы - соответственнок первым входам и - 1 регистров первой группы регистров, вторые входыи регистров первой группы регистровсоединены соответственно с выходамиузкодиапазонных аналого-цифровыхпреобразователей, выходы - с соответствующими информационными входамикоммутатора, а выходы, кроме п-горегистра, - соответственно с входами п - 1 элементов ИЛИ и первымивходами цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к выходу элемента уставки кода, а выходы - соответственно с входами триг"геров, при этом выходы и - 1 элементов ИЛИ подключены к соответствующим входам регистра.ктор М.Ша Редактор А.Шандо аказ 6581 5 ВНИИПИ 113035,оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 81 ЬГосударственного ко делам изобретений и о осква, Ж, Раушская Подписномитета СССРкрытийнаб., д, 4/